CN105855299B - 一种钢的轧制方法及使用该方法获得的钢 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢的轧制方法，采用对钢加热、轧制以及冷却工艺进行综合控制的方法来实现对钢脱碳层的厚度的控制，具体包括轧制前加热的步骤，轧制的步骤，轧制后冷却的步骤。通过采用合适的轧前加热工艺、轧制工艺、以及轧后冷却工艺使非调质钢的脱碳层的厚度下降到300μm以下，满足了非调质钢的脱碳层厚度要求，使本发明的钢不需要进行滚磨或者剥皮等作业来去除脱碳层，充分利用了钢坯，降低了钢材制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢的轧制方法及使用该方法获得的钢，属于钢铁冶金制造技术领域。
背景技术
非调质钢是一种不需要淬火和回火等调质处理的钢，由于不需要经过淬火和回火等调质处理，因而可以缩短生产周期，节省能源。非调质钢主要分为热锻用非调质钢、直接切削用非调质钢、冷作强化非调质钢和高韧性非调质钢。热锻用非调质钢、直接切削用非调质钢主要应用在汽车、机械制造等相关领域，因而对钢提出了较高的要求，特别是对钢材的表面脱碳要求较高，一般均要求表面脱碳层厚度小于0.4mm。
传统的钢材制造工艺，很难在生产阶段直接生产出满足表面脱碳要求的钢材，往往需要对钢材进行滚磨或者剥皮等作业来去除表面脱碳层，而这造成了钢材的浪费，增大了钢材的制造成本；并且由于滚磨或者剥皮作业难以保证脱碳层完全被去除，因而还会对钢材的质量造成影响。
目前，对于脱碳的控制主要是在连铸过程和加热过程中进行的，由于连铸前期和加热过程中钢通常是处于奥氏体区，因而只能控制奥氏体脱碳，而无法控制铁素体脱碳，导致整体脱碳效果不理想，现有技术中的非调质钢表面脱碳层厚度一般都高于0.4mm，无法满足汽车、机械制造等相关领域对于非调质钢表面脱碳层厚度的高要求。
综上所述，如何提供一种既能降低生产成本，又能保证脱碳过程不影响成品非调整钢质量，还能大大降低脱碳层厚度的非调质钢脱碳层厚度的控制方法，是现有技术中还没有解决的技术难题。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中非调质钢脱碳层厚度控制方法无法兼顾低成本高质量的技术问题，从而提供一种能够降低控制成本、提高成品质量的非调质钢脱碳层厚度的轧制方法。
此外，本发明还提供一种脱碳层厚度低且成品质量高的钢。
为解决上述技术问题，本发明的提供一种钢的轧制方法，采用对非调质钢加热、轧制以及冷却工艺进行综合控制的方法来实现对非调质钢脱碳层的厚度的控制，具体包括以下步骤：
轧制前加热的步骤:将钢坯置于加热炉中进行加热，预热段中加热炉温度控制在900℃以下；加热段中加热炉温度控制在1120-1180℃；均热段中加热炉温度控制在1130-1190℃；钢坯在加热炉中的总体加热时间3-2.5小时；
轧制的步骤：将加热后的钢坯送入轧机，依次进行初轧、中轧、精轧；
轧制后冷却的步骤：将轧制后的钢坯进行穿水冷却，钢坯的行进速度为0.5-2m/s，穿水冷却时间为3-6s，冷却水压为0.5-1MPa，水流量控制在100-150m3/(h·m)。
本发明的钢的轧制方法，在所述轧制后冷却步骤中，轧制后冷却通过依次布置至少三段喷水冷却器来进行，以对所述钢坯进行强弱交替的冷却。
本发明的钢的轧制方法，所述喷水冷却器为三段，第一段对所述钢坯进行强冷，第二段对所述钢坯进行弱冷，第三段对所述钢坯进行强冷。
本发明的钢的轧制方法，三段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为130-150m3/(h·m)，第二段为100-130m3/(h·m)，第三段为130-150m3/(h·m)。
本发明的钢的轧制方法，三段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为140-150m3/(h·m)，第二段为110-120m3/(h·m)，第三段为140-150m3/(h·m)。
本发明的钢的轧制方法，在所述轧制步骤中，初轧的开轧温度控制在1100-1140℃，中轧的温度控制在930-1090℃；精轧的温度控制在880-920℃。
本发明的钢的轧制方法，在所述轧制步骤中，初轧的开轧温度控制在1130-1140℃，中轧的温度控制在1050-1090℃；精轧的温度控制在900-920℃。
本发明的钢的轧制方法，轧制前加热的步骤中，预热段中加热炉温度控制在860℃以下；加热段中加热炉温度控制在1160-1180℃；均热段中加热炉温度控制在1180-1190℃；钢坯在加热炉中的总体加热时间为3小时。
本发明的钢的轧制方法，在所述轧制后冷却的步骤中，还包括在穿水冷却后将钢坯空冷到室温的步骤。
此外，本发明还提供一种钢，采用上述的钢的轧制方法控制脱碳层的厚度。
本发明的钢，全脱碳层厚度小于0.3mm。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明的钢的轧制方法，通过采用合适的轧前加热工艺、轧制工艺以及轧后冷却工艺使非调质钢的脱碳层的厚度下降到300μm以下，满足了非调质钢的脱碳层厚度要求，使本发明的非调质钢不需要进行滚磨或者剥皮等作业来去除脱碳层，充分利用了钢坯，降低了钢材制造成本。
(2)本发明的钢的轧制方法，通过将喷水冷却器分段设置，并且分别控制各段喷水冷却器的喷水流量，从而获得了良好的冷却效果，进一步降低了脱碳层的厚度。
需要说明的是，本发明中穿水冷却是指以一定的运行速度，将钢坯插入水流中，钢坯运行方向与水流方向基本平行，在此，基本平行是指钢坯运行方向与水流方向形成的夹角在-5度到5度之间。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
实施例1
本实施例提供一种钢的轧制方法，采用对非调质钢加热、轧制以及冷却工艺进行综合控制的方法来实现对非调质钢脱碳层厚度的控制，具体包括以下步骤：
轧制前加热的步骤:将钢坯置于加热炉中进行加热，预热段中加热炉温度控制在900℃；加热段中加热炉温度控制在1180℃；均热段中加热炉温度控制在1190℃；钢坯在加热炉中的总体加热时间为3小时；
轧制的步骤：将加热后的钢坯送入轧机，依次进行初轧、中轧、精轧；初轧的开轧温度控制在1140℃，中轧的温度控制在1090℃；精轧的温度控制在920℃；
轧制后冷却的步骤：将轧制后的钢坯进行穿水冷却，轧制后冷却通过依次布置三段喷水冷却器来进行，以对所述钢坯进行强弱交替的冷却，钢坯的行进速度为2m/s，穿水冷却时间为3s，冷却水压为1MPa。
所述喷水冷却器中，第一段对所述钢坯进行强冷，第二段对所述钢坯进行弱冷，第三段对所述钢坯进行强冷。
具体地，三段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为150m3/(h·m)，第二段为130m3/(h·m)，第三段为150m3/(h·m)。
在所述轧制后冷却的步骤中，还包括在穿水冷却后将钢坯空冷到室温的步骤，空冷时间控制在15分钟以内。
在本实施例中，钢坯穿水冷却时，钢坯运行方向与水流方向形成5度夹角。
实施例2
本实施例提供一种钢的轧制方法，采用对非调质钢加热、轧制以及冷却工艺进行综合控制的方法来实现对非调质钢脱碳层厚度的控制，具体包括以下步骤：
轧制前加热的步骤:将钢坯置于加热炉中进行加热，预热段中加热炉温度控制在850℃；加热段中加热炉温度控制在1120℃；均热段中加热炉温度控制在1130℃；钢坯在加热炉中的总体加热时间为2.5小时；
轧制的步骤：将加热后的钢坯送入轧机，依次进行初轧、中轧、精轧；初轧的开轧温度控制在1100℃，中轧的温度控制在930℃；精轧的温度控制在880℃；
轧制后冷却的步骤：将轧制后的钢坯进行穿水冷却，轧制后冷却通过依次布置三段喷水冷却器来进行，以对所述钢坯进行强弱交替的冷却，钢坯的行进速度为0.5m/s，穿水冷却时间为12s，冷却水压为0.5MPa。
所述喷水冷却器中，第一段对所述钢坯进行强冷，第二段对所述钢坯进行弱冷，第三段对所述钢坯进行强冷，。
具体地，三段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为130m3/(h·m)，第二段为100m3/(h·m)，第三段为130m3/(h·m)。
在所述轧制后冷却的步骤中，还包括在穿水冷却后将钢坯空冷到室温的步骤，空冷时间控制在15分钟以内。
在本实施例中，钢坯穿水冷却时，钢坯运行方向与水流方向形成-5度夹角。
实施例3
本实施例提供一种钢的轧制方法，采用对非调质钢加热、轧制以及冷却工艺进行综合控制的方法来实现对非调质钢脱碳层厚度的控制，具体包括以下步骤：
轧制前加热的步骤:将钢坯置于加热炉中进行加热，预热段中加热炉温度控制在860℃；加热段中加热炉温度控制在1160℃；均热段中加热炉温度控制在1180℃；钢坯在加热炉中的总体加热时间为3小时；
轧制的步骤：将加热后的钢坯送入轧机，依次进行初轧、中轧、精轧；初轧的开轧温度控制在1130℃，中轧的温度控制在1050℃；精轧的温度控制在900℃；
轧制后冷却的步骤：将轧制后的钢坯进行穿水冷却，轧制后冷却通过依次布置三段喷水冷却器来进行，以对所述钢坯进行强弱交替的冷却，钢坯的行进速度为1m/s，穿水冷却时间为6s，冷却水压为0.8MPa。
所述喷水冷却器中，第一段对所述钢坯进行强冷，第二段对所述钢坯进行弱冷，第三段对所述钢坯进行强冷。
具体地，三段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为140m3/(h·m)，第二段为110m3/(h·m)，第三段为140m3/(h·m)。
在所述轧制后冷却的步骤中，还包括在穿水冷却后将钢坯空冷到室温的步骤，空冷时间控制在15分钟以内。
在本实施例中，钢坯穿水冷却时，钢坯运行方向与水流方向形成3度夹角。
实施例4
本实施例提供一种钢的轧制方法，采用对非调质钢加热、轧制以及冷却工艺进行综合控制的方法来实现对非调质钢脱碳层厚度的控制，具体包括以下步骤：
轧制前加热的步骤:将钢坯置于加热炉中进行加热，预热段中加热炉温度控制在840℃；加热段中加热炉温度控制在1140℃；均热段中加热炉温度控制在1170℃；钢坯在加热炉中的总体加热时间为3小时；
轧制的步骤：将加热后的钢坯送入轧机，依次进行初轧、中轧、精轧；初轧的开轧温度控制在1120℃，中轧的温度控制在1000℃；精轧的温度控制在890℃；
轧制后冷却的步骤：将轧制后的钢坯进行穿水冷却，轧制后冷却通过依次布置三段喷水冷却器来进行，以对所述钢坯进行强弱交替的冷却，钢坯的行进速度为1.5m/s，穿水冷却时间为5s，冷却水压为0.6MPa。
所述喷水冷却器中，第一段对所述钢坯进行强冷，第二段对所述钢坯进行弱冷，第三段对所述钢坯进行强冷。
具体地，三段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为135m3/(h·m)，第二段为105m3/(h·m)，第三段为135m3/(h·m)。
在所述轧制后冷却的步骤中，还包括在穿水冷却后将钢坯空冷到室温的步骤，空冷时间控制在15分钟以内。
在本实施例中，钢坯穿水冷却时，钢坯运行方向与水流方向相平行。
需要指出的是，实施例1-5中的喷水流量是指长度方向上每米的喷水器在1小时里所喷出的水的量。
并且，钢坯在穿水冷却时，钢坯全部表面均从喷水器提供的水中穿过，保证了钢坯的全部表面得到均匀的冷却。
实施例5
本实施例提供一种钢的轧制方法，采用对非调质钢加热、轧制以及冷却工艺进行综合控制的方法来实现对非调质钢脱碳层厚度的控制，具体包括以下步骤：
轧制前加热的步骤:将钢坯置于加热炉中进行加热，预热段中加热炉温度控制在840℃；加热段中加热炉温度控制在1140℃；均热段中加热炉温度控制在1170℃；钢坯在加热炉中的总体加热时间为3小时；
轧制的步骤：将加热后的钢坯送入轧机，依次进行初轧、中轧、精轧；初轧的开轧温度控制在1120℃，中轧的温度控制在1000℃；精轧的温度控制在890℃；
轧制后冷却的步骤：将轧制后的钢坯进行穿水冷却，轧制后冷却通过依次布置四段喷水冷却器来进行，以对所述钢坯进行强弱交替的冷却，钢坯的行进速度为2m/s，穿水冷却时间为5s，冷却水压为0.6MPa。
所述喷水冷却器中，第一段对所述钢坯进行强冷，第二段对所述钢坯进行弱冷，第三段对所述钢坯进行强冷。
具体地，三段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为150m3/(h·m)，第二段为120m3/(h·m)，第三段为150m3/(h·m)。
在所述轧制后冷却的步骤中，还包括在穿水冷却后将钢坯空冷到室温的步骤，空冷时间控制在15分钟以内。
需要指出的是，实施例1-5中的喷水流量是指钢坯运行方向上每米的喷水器在1小时里所喷出的水的量。
实施例1-5中的喷水器中的水的温度为室温，也即25-27度。
实施例6
本实施例提供一种钢，采用实施例1所述的轧制方法控制脱碳层。
实施例7
本实施例提供一种钢，采用实施例2所述的轧制方法控制脱碳层。
实施例8
本实施例提供一种钢，采用实施例3所述的轧制方法控制脱碳层。
实施例9
本实施例提供一种钢，采用实施例4所述的轧制方法控制脱碳层。
实施例10
本实施例提供一种钢，采用实施例5所述的轧制方法控制脱碳层。
效果实施例
对按照实施例1-5的生产方法得到的钢，即实施例6-10中所述的钢的脱碳层厚度进行测量。
脱碳层的厚度的测量按照GB/T 224-2008《钢的脱碳层深度测定法》中的金相法进行。
表1 实施例5-8的脱碳层的厚度
| 实施例 | 脱碳层的厚度/μm |
| 实施例6 | 260 |
| 实施例7 | 240 |
| 实施例8 | 180 |
| 实施例9 | 230 |
| 实施例10 | 210 |
通过表1可以看出，实施例6-10的钢，通过采用合适的轧前加热工艺、轧制工艺以及轧后冷却工艺使非调质钢的脱碳层的厚度下降到300μm以下，满足了非调质钢的脱碳层厚度要求，使本发明的非调质钢不需要进行滚磨或者剥皮等作业来去除脱碳层，充分利用了钢坯，降低了钢材制造成本。尤其是通过将喷水冷却器分段设置，并且分别控制各段喷水冷却器的喷水流量，从而获得了良好的冷却效果，进一步降低了脱碳层的厚度。另外，通过表1还可以看出，实施例8为最佳实施例，也即控制方法中，实施例3为最佳实施例。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种钢的轧制方法，其特征在于，采用对非调质钢加热、轧制以及冷却工艺进行综合控制的方法来实现对非调质钢脱碳层厚度的控制，具体包括以下步骤：
轧制前加热的步骤:将钢坯置于加热炉中进行加热，预热段中加热炉温度控制在900℃以下；加热段中加热炉温度控制在1120-1180℃；均热段中加热炉温度控制在1130-1190℃；钢坯在加热炉中的总体加热时间3-2.5小时；
轧制的步骤：将加热后的钢坯送入轧机，依次进行初轧、中轧、精轧；
轧制后冷却的步骤：将轧制后的钢坯进行穿水冷却，钢坯的行进速度为0.5-2m/s，穿水冷却时间为3-12s，冷却水压为0.5-1MPa，水流量控制在100-150m3/(h·m)，
在所述轧制后冷却步骤中，通过依次布置至少三段喷水冷却器对所述钢坯进行强弱交替的冷却。
2.根据权利要求1所述的钢的轧制方法，其特征在于，所述喷水冷却器为三段，第一段对所述钢坯进行强冷，第二段对所述钢坯进行弱冷，第三段对所述钢坯进行强冷。
3.根据权利要求2所述的钢的轧制方法，其特征在于，三段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为130-150m3/(h·m)，第二段为100-130m3/(h·m)，第三段为130-150m3/(h·m)。
4.根据权利要求3所述的钢的轧制方法，其特征在于，三段喷水冷却器的喷水流量分别为，第一段为140-150m3/(h·m)，第二段为110-120m3/(h·m)，第三段为140-150m3/(h·m)。
5.根据权利要求1-4任一所述的钢的轧制方法，其特征在于，在所述轧制步骤中，初轧的开轧温度控制在1100-1140℃，中轧的温度控制在930-1090℃；精轧的温度控制在880-920℃。
6.根据权利要求5所述的钢的轧制方法，其特征在于，在所述轧制步骤中，初轧的开轧温度控制在1130-1140℃，中轧的温度控制在1050-1090℃；精轧的温度控制在900-920℃。
7.根据权利要求6所述的钢的轧制方法，其特征在于，轧制前加热的步骤中，预热段中加热炉温度控制在860℃以下；加热段中加热炉温度控制在1160-1180℃；均热段中加热炉温度控制在1180-1190℃；钢坯在加热炉中的总体加热时间为3小时。
8.根据权利要求7所述的钢的轧制方法，其特征在于，在所述轧制后冷却的步骤中，还包括在穿水冷却后将钢坯空冷到室温的步骤。
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